Uglerodning kristalli shakllaridan biri boʻlgan grafen diamant va grafit bilan tuzilish jihatidan oʻxshashlikka ega boʻlib, juda yupqa laminar tuzilma va keng yuzasi maydoniga ega. Bu konfiguratsiya unga yuqori mexanik chidamlilik, yaxshi termik barqarorlik va yuqori elektron oʻtkazuvchanlik beradi.
Oʻziga xos fizik-kimyoviy xususiyatlari tufayli, grafen asosidagi nanomolekullar koʻp sonli qoʻllanishlar uchun katta potentsialga ega. U batareyalarni ishlab chiqarish kabi texnologiyada keng maʼlum boʻlsa-da, grafen biomeditsina sohasida, xususan, dorilarni yetkazib berish va ajratish tizimlariga yoʻnaltirilgan holda, faol tadqiq etilmoqda.
Bu nanolarning tananing ichida dorivor molekulalarni tashish qobiliyatiga ega veb-vositalar sifatida ishlaydi. Ushbu funksiyani optimallashtirish uchun nanomateriallar dendrimerlar — murakkab sintezlangan makromolekullar, ular yuqori darajada tarmoqli va tartibli tuzilish bilan tavsiflanadi — bilan birlashtiriladi, bu esa ularning erishchanligini sezilarli darajada oshiradi va organizmda mavjud biologik molekulalar bilan oʻzaro taʼsirni osonlashtiradi.
Faqat uglerod va vodoroddan tashkil topganligi sababli, grafen inson hujayralarining aksariyat tuzilmalari bilan oʻxshash tarkibga ega va shu sababli toksik deb tasniflanmaydi, shuningdek, tanada immunitet javob reaksiyasini faollashtirmaydi.
Bu holatda, USP Biomeditsinskiy fanlar instituti postdoktorantining Beatriz Fumelli tadqiqotchisi ushbu tuzilmaning biotexnologik potentsialiga eʼtibor qaratgan oʻrganishlarini boshladi. U grafen oksidi (GOX) va poliamidamina dendrimeri (PAMAM) bilan hosil qilingan «GOXP» nomli nanolarni tekshirdi va ulardan antitumor taʼsirga ega dori vositasini yordamchi sifatida ishlatdi. Biroq, bunga yetib borishdan oldin, Fumelli uzoq ilmiy yoʻlni bosib oʻtdi.
Ilmiy yoʻl 2017-yilda boshlandi, bu paytda Fumelli Biologiya fanlari boʻyicha bakalavriatni oʻqiydi. Bu dastlabki bosqichda uning diqqati bu nanomateriallar biologik tizimlar, xususan, koʻkrak saratoni bilan bogʻliq saraton hujayralari bilan qanday oʻzaro taʼsir qilishini tushunish edi.
Tadqiqotchi ideal vaziyatda nanolarning hujayralar ustida hech qanday taʼsir koʻrsatmasligi kerakligini taʼkidlaydi, bu esa, agar u dori vositasini tashuvchi sifatida ishlatilsa, organizm bilan minimal oʻzaro taʼsir qilishi, hujayra shikastlanishiga sabab boʻlmasligi kerakligini anglatadi.
Eksperimentlarda qoʻllanilgan GOXP São Paulo davlat universiteti (UNESP) professori Devaney do Carmo jamoasi tomonidan ishlab chiqilgan. Laboratoriya sinovlarida turli miqdordagi grafen nanolari koʻkrak saratoni hujayralariga qoʻllanildi. Natijalar bu nanolarning nafaqat hujayralar sirtiga yopishganini, balki ular tomonidan qabul qilinganini ham koʻrsatdi, bu dorivor vosita yetkazib berish tizimi uchun muhim jihatdir.
Yuqori konsentratsiyalarda ham nanomaterial past sitotoksik taʼsir koʻrsatdi, natijada saraton hujayralarining kichik bir qismi oʻldi, shuningdek, ularning shakli va oʻlchamini oʻzgartirgan morfologik oʻzgarishlarni keltirib chiqardi. Shunga qaramay, umumiy natijalar nanolarning sinovdan oʻtgan hujayra liniyalari ustida past taʼsirga ega ekanligini koʻrsatadi.
GOXP ga ekspozaga qoʻyilgan koʻkrak saratoni hujayralarining xatti-harakatini batafsil tahlil qilish uchun tadqiqotchilar real vaqtda mikroskopiyadan foydalanishdi. Bu usul saraton hujayralarining nanolar bilan oʻzaro taʼsir qilishning aniq vaqtida reaksiyasini kuzatish imkonini berdi. Kuzatuv nanomaterial hujayra sirtiga yopishini tasdiqladi, bu esa uning guruhlar shaklida ichkariga singishi va keyinchalik kichikroq guruhlarga parchalanishi osonlashadi.
Bu eksperimentda olimlar hujayralar bu guruhlarni oʻz farzand hujayralariga uzatishini aniqladilar, bu jarayon «meros olish» deb taqqoslanadi va bu materialning terapevtik jihatdan dolzarb vosita sifatida potentsialini mustahkamlaydi.
Saraton hujayralari juda tez koʻpayishi hisobga olinsa, GOXP ichkariga singgan dorini hujayra boʻlinishidan keyin hosil boʻlgan yangi hujayralarga tarqatish imkonini beradi. Beatriz «bu juda qiziqarli terapevtik oynani ochadi» deb taʼkidlaydi.
Grafen nanolarining xususiyatlarini chuqur tahlil qilish va ularning biotexnologik potentsialini tasdiqlashdan soʻng, tadqiqotchilar GOXP ni antitumor dori vositasi doxorubitsinaga (DOX) yuklash sinovini oʻtkazishdi. Bir nechta tajribalar USP va Gollandiyadagi Groningen universitetida oʻtkazildi, bu yerda Fumelli doktoranturalarini yakunladi. Ular turli koʻkrak saratoni turlari hujayralarida ushbu davolash samaradorligini baholashdi.
Tadqiqotchilar GOXP ga bogʻlangan dori vositasi alohida ishlatilishiga qaraganda samaraliroq ekanligini qayd etishdi, chunki grafen asosidagi davolashlarda koʻproq saraton hujayralari yoʻq qilindi. Bundan tashqari, DOX nanolardan asta-sekin ajratilib chiqdi, vaqt oʻtishi bilan asta-sekin hujayra oʻlimiga olib keldi.
Fumelli shuni taʼkidlaydi, bunda uch tomonlama manfiy koʻkrak saratoni hujayra liniyasi — kasallikning yanada agressiv subtipi boʻlib, uchun hali maxsus davolash mavjud emas — GOXP bilan bogʻlangan doxorubitsinga nisbatan yuqori sezuvchanlikni namoyish etdi, bu ushbu liniyaning nanomaterial orqali oʻtkaziladigan davolashga yuqori sezgirligini bildiradi.
Umuman olganda, bu natijalar GOXP ning samarali va biokompatibelliqka ega dori yetkazib berish platformasi sifatida ishlayotganini koʻrsatadi va uni biomeditsina qoʻllanilishlari uchun istiqbolli vosita sifatida joylashtiradi. Biroq, GOXP ning organizmdagi xatti-harakatini toʻliq tushunish, uning farmakokinetikasi, biodistributsiyasi, samaradorligi va biokompatibellik xususiyatlarini baholash uchun in vitro va in vivo, hayvonlar modellaridan foydalanib qoʻshimcha tadqiqotlar zarur.